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1.1背景

隨著中國經濟的發展，能源問題日益突出，節能減排作為國家可持續發展的重要舉措被提升到戰略高度，在國務院發表的《節能減排“十二五”規劃》提到，在2015年，單位工業增加值（規模以上）能耗比2010年下降21%左右，我國當前有19個城市建成軌道交通線路多達87條，運營里程超過2539公里，地鐵是城市內的能耗大戶，尤其是電能的消耗，占地鐵運營成本的比例很高，因此，針對地鐵各主要用電設備的運行工況、損耗情況以及電特性等進行分析，研究科學有效的節能措施，是降低運營成本，提供地鐵可持續發展能力的重要途徑。

1.2地鐵能耗問題

地鐵行業能耗節能主要遇到的問題有

1）線路能耗呈持續增長的趨勢，地鐵線路的持續建設的導致能耗繼續增加，電費的成本急劇增加；

2）能耗統計監測體系不完善，地鐵車站分項節能應用不普遍，現有的能耗統計數據較粗，準確性差，且由于技術手段缺乏，統計分析和節能效果的評估方法欠缺；

3）缺乏標準的能耗指標，需要結合地鐵運營特點建立能耗的指標體系，并在此基礎上制定合理的考核標準；

4）缺乏標準化的節能效果評價指標，需要建立適合地鐵行業的定量評價與定性評價相結合的節能效果評價指標體系。

2、能耗管理系統設計

2.1 設計目標

能耗管理系統旨在建立車站精確的能耗監測管理平臺，為用戶科學用能、合理用能、節能管理提供支持，系統設計的主要目標有：

1）建立車站能耗采集平臺，提供各個分項能耗數據采集、統計、存儲功能，為能耗管理提供數據依據；

2）建立能耗統計和分析系統，為科學用能、合理用能、節能管理提供支持。

3）提供外部節能設備控制接口和節能策略管理，通過科學手段減少不必要的能源浪費，最終達到節能的目的。

4）依照地鐵運營能耗數據的分析，建立能耗的指標體系和制定相應的考核標準。

5）建立定量評價與定性評價相結合的節能效果評價指標體系；

2.2 系統構成

能耗管理系統通過能耗數據監測采集、能耗管理指標的量化管理、節能控制和綜合分析應用三大模塊進行設計，對地鐵線路各車站不同專業設備（包含牽引系統、照明系統、通風空調系統、電扶梯等）的能耗數據、環境設備參數、客流參數進行實時采集檢測，建立起適合地鐵運營的各類能耗評估指標、管理流程和各個節能項目效果的評價指標。

2.3 能耗采集模塊

實時能耗采集模塊實現實時能耗數據的采集，作為系統整個平臺能耗數據的來源和支撐，它的功能主要有：

1）通過通訊接口的方式實時采集布置在車站現場各電能儀表的能耗數據信息，主要包括以下系統設備的實時能耗數據：牽引供電系統、通風空調、電扶梯、照明、給排水、弱電系統等；

2）通過與環境與控制設備系統的通訊接口采集環境參數、設備參數；

3）通過與自動售檢票系統的通訊接口采集車站客流信息。 能耗數據采集的網絡拓撲示意圖：

圖 3：能耗數據采集的網絡拓撲示意圖

2.2指標量化管理模塊

指標量化管理模塊對各類供電負荷制定用電指標，實時監測用電情況，通過橫向和縱向的用電分析比較，從而建立如下指標體系：

1）建立合理的節電考核指標體系；

2）建立適用于地鐵行業統一的能耗指標體系來評估各類設備的能耗系數；

3）建立適用于地鐵行業統一的節能效果評價指標體系來指導如何進行高效的節能。

2.3節能控制模塊

對車站各類用電設備的能耗統計和能耗節能分析模型，以及綜合考慮行車密度、進出站客流、環境參數（溫度、濕度等）、服務質量因素，對環境設備的參數進行調優，產生節能優化策略，并且通過與環控系統的通訊接口下發該節能優化策略，實現節能的優化控制。

2.4綜合分析應用模塊

綜合分析應用模塊依照車站現場采集的實時能耗數據信息作為依據，提供如下綜合分析應用：

1）提供實時能耗顯示圖形界面和能耗趨勢曲線顯示；

2）提供用電數據匯總平臺，從多個維度展現地鐵運營能耗的分布情況；

3）提供電能費用的分析平臺，滿足各項能耗指標的考核要求；

4）提供各類能耗預警功能，幫助運營人員及時發現用電問題。

5）提供節能設備控制和節能策略的管理，并且對各項節能策略的能耗效果的進行多維分析和評估。

3、總結

地鐵能耗管理是地鐵運營過程面臨的重大問題，能耗管理系統的必須從設計目標和功能劃分就考慮地鐵運營的需求，能耗系統遠期更應該考慮與節能控制結合，實現能耗的采集，管理，控制完整的地鐵能耗控制管理流程。

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1、引言

能源管理涉及的范圍很廣，它包含了從能源生產到消耗各個環節的管理技術，冶金企業能源管理主要涉及對企業二次能源的平衡管理和能源消耗的分析。

河北鋼鐵集團宣鋼公司在2011年開始建設能源管理系統，其針對現場的水、電、氣體等能源儀表，通過組網對其進行遠端的數據采集與控制，集有線和無線測控與計算機局域網于一體，形成一個網絡系統，實時監測現場能源介質的運行狀態。

能源管理系統（簡稱EMS系統），通過能源計劃，能源實績，計量認證，能耗計算，設備管理，報表管理等多種手段，使企業管理者對企業的能源成本比重，發展趨勢有準確的掌握。其基本管理職能包括：

能源系統主設備運行狀態的監視

能源系統主設備的集中控制、操作、調整和參數的設定

實現能源系統的綜合平衡、合理分配、優化調度。

異常、故障和事故處理。

基礎能源管理。

能源運行潮流數據的實時短時歸檔、數據庫歸檔和即時查詢。

2、EMS系統的特點

實時性：為了及時獲取各種能源介質的能耗信息，該系統充分考慮了宣鋼當前設備通信協議的狀況，采用了豐富多樣的接口技術，使所有的數據采集時間控制在1s-5s之間，并與產銷系統和ERP系統進行數據傳輸；

先進性：先進的網絡管理方式、網絡設備以及一致的開放式數據庫接口，無論從系統性能、可靠性及網絡的拓撲結構等方面都為企業提供了高技術的管理模式；

可靠性：可靠性是能源數據采集的先決條件。簡單的網絡拓撲結構及各個功能模塊冗余的設計使得系統運行更加安全可靠；

安全性：系統對于不同的管理職能提供了不同的管理權限；還包括網絡的安全性，整個網絡安裝了防火墻，還使用了網絡隔離技術，有效阻止了外界非法病毒的入侵，從而保證了網絡的安全；

可操作性：硬件設備設置簡單、直觀；系統軟件提供人機界面便于操作。

3、網絡結構

EMS網絡拓撲結構分為三層：

一層為儀表到數據采集分站的通訊，采用RS-485通訊和模擬信號兩種方式；二層為數采分站到總站的通訊，采用無線方式和有線方式；三層為管理網，由服務器到管理分站，組成局域網，連接方式根據現場的實際『青況布置：對于樓內或距離小于100m的計算機，使用超五類雙絞線組成百兆局域網；距離較遠但布線方便可以使用光纖；距離較遠、布線不方便采用無線網橋的方式。

服務器（采集器）的作用：一方面收集分站送來的數據進行匯總處理，同時也能對遠程儀表進行參數設置；另一方面服務器可對工作站（客戶機）進行數據共享。客戶機可以預覽或打印統計報表、實時監控和供維修人員監視系統運行狀態。

4、EMS系統的主要功能

4.1 監視和遠程控制

（1）能源介質數據監視。通過I/O服務器的接口功能，接收來自廠區PLC、DCS和采集站網關的各類信息，完成數據采集合并歸檔到實時數據庫中。系統采集各種介質的發生量，各存儲柜的柜位、柜容，以及各能源計量儀表流量、壓力、溫度和表底數據等。

（2）能源設備及主要工序運轉狀態監視。通過I/O服務器的接口功能，實時采集能源設備的重要參數，判斷設備運行狀態及工序生產狀況，故障及時報警。

（3）能源設備的遠程控制。能源中心調度人員通過專用操作站向廠區能源PLC系統下達控制指令，控制能源設備的運行。

4.2 基礎能源管理

（1）能源設備管理。能源設備管理主要用于能源計劃的編輯和設備維護。能源設備管理主要對關鍵的大型能源設備實行集中管理，包括建立檢修和使用檔案，輔助制定設備檢修計劃；對設備檢修記錄進行跟蹤、查詢和統計。

（2）能源計劃管理。能源計劃管理根據能源設備管理模塊提供的接口，可以查閱與能源計劃有關的能源設備的檢修計劃，同時在制定能源計劃是，根據生產與消耗平衡的特點，在制定能源計劃的過程中動態顯示全局能源平衡情況，方便業務人員微調。

（3）能源報表管理。對于能源系統的計量與管理統計數據，EMS對原始采集數據經必要的計算處理后，按指定格式、時間自動進行系統報表輸出。能源報表管理提供對整個能源管理系統中所以模塊報表需求的支持，提供各種自動報表、手動報表及能耗報表。報表包括小時報表、日報、月報和年報等。

5、關鍵技術

5.1 能源預測模型

本系統中綜合考慮了生產信息、設備檢修計劃信息、非計劃停工信息、工藝變更信息以及能源實際采集數據，對某一能源介質未來幾個小時或幾天內的生產狀況及各用戶單元消耗狀況進行追蹤預測，并根據相應時段內的預測結果進行預測平衡展示，涉及的能源介質包括高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣、電、水等。預測結果以趨勢圖等形式輸出，為能源平衡調度提供指導。其中包括的曲線有：

實時曲線：用曲線的方式顯示測點的瞬時量；用來直觀顯示實時的數據變化和累積計量的階段性變化。

歷史曲線：畫出測點的某時間段的曲線；

鋼鐵企業能源介質的波動在自身波動規律的基礎上受靜態因素、動態因素的影響。靜態因素指物料、產品、工藝條件等，通過靜態因素推算出能源理論發生量的過程稱為靜態模型。動態因素指工況條件發生變化，如高爐修風、換爐、計劃檢修及非計劃停機等。

5.2 跨平臺、異構應用數據交換技術

能源管理系統、產銷系統和ERP系統是同時實施的。ERP負責四級財務核算，能源生產和能源消耗的數據需要上傳ERP；同理ERP對電的采購計劃，需要下傳至能源管理系統中完成電的平衡計劃。產銷系統負責管理生產，而能源管理系統需要來自產銷系統的生產計劃和實績，來完成能源計劃和能耗計算。因此三個系統是相互集成，才能完成各自的管理業務。

5.3 無人值守技術

能源管控系統對動力設施進行遠程控制，主要包括煤氣柜，放散塔等。設置遠程控制專用操作站，操作站配有專用監控軟件。

5.4 網絡隔離技術

在能源網絡實施過程中，為了不影響生產，在一些關鍵網接入能源環網技術中選擇了最新的網絡隔離技術——隔離網關。隔離網關通過內部的雙獨立主機系統，一端接人站控系統網絡，通過采集接口完成各子系統數據的采集；另一端接入能源環網，完成數據到能源管理系統的傳輸。

6、結論

EMS投入運行后，系統運行穩定可靠，能源的分配情況、消耗情況可以及時反饋給有關部門，為生產決策提供了數據，使能源調度更加及時，合理，減少了煤氣的放散，又有原來的事后統計，變為現在的計劃管理與動態調控，減少了能源消耗，降低了能源成本，經濟效益極為可觀。

參考文獻

[1]李向軍，孫彥廣，冶金能源管理系統EMS[J]科技資訊，2008（3）：95

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在我國的建筑行業不斷發展的今天，建筑的能耗也越來越大。近年來，國內的居民建筑基本能源消耗量（不包括熱水提供）占據了全國總能耗的百分之十五。而在這些數據中，尤以中央空調和采暖水系統的能源消耗量最大，約占據了居民建筑總能耗的百分之六十左右，而這還不包括在居民建筑建造過程中的一系列能耗。因此建筑行業的飛速發展，一方面推動了我國的國民經濟進步，另一方面也給國家帶來了極其嚴重的能源危機。在未來的幾年，中國的建筑能耗還會持續的增長，面對日趨嚴重的能源危機，必須積極的探索減低建筑物能源消耗的方法。

一 、中央空調的能耗計量管理

在建筑的能耗中，隨著人們的生活水平不斷提高，空調的普遍使用使得空調能耗成為居民建筑能耗的主要成分。而近年來頻頻出現的夏季用電高峰期的拉閘限電情況也更進一步的說明了這一問題。而中央空調由于其克服了以往分體式的空調所存在的一系列缺點而逐漸 的成為住宅建筑空調的較為熱門的發展方向。

完整的空調系統，其能耗包括制冷系統能耗、制熱系統能耗、風系統能耗和水系統能耗。下面以空調制冷系統為例，對空調能耗的影響因素和節能手段進行分析。

（1）空調制冷負荷

空調制冷負荷的大小影響到制冷設備、風系統、水系統的能耗大小。室內外的溫差對空調制冷系統的能耗影響很大，由于室外溫度是人不可控制的，所以室內預期溫度的設置顯得至關重要。若只要求舒適性而一味地降低室內的預期溫度，則會大幅度的增加空調的制冷負荷，提高空調能耗。因此我國對于公共建筑的夏季室內溫度明確規定不得低于26度，而對于居民建筑而言，由于無法對室內溫度進行強制規定，只能通過對這一信息進行廣泛的宣傳，指導居民自覺限制室內溫度，積極響應節能減排。除此之外，建筑物的戶型以及面積大小、樓層高度、建筑和房間朝向、建筑圍護結構（包括建筑形體、窗戶面積、建筑材料性能）、室內的照明設備的排布和功率等都需要進行規定。

（2）中央空調的系統能耗

中央空調的主機能耗是整個空調系統的主要能耗，其受到中央空調制冷設備的冷凍水、冷卻水溫度和能效比的影響，為了降低中央空調主機能耗，應選擇能效比較高的設備、較低溫的冷卻水，降低出水溫度。中央空調的系統未能廣泛的得以應用，主要原因是節能設備的質量達不到普遍的較好水平，同時主機的配備容量相對較大，導致制冷系統無法在最佳狀態下工作，使能耗偏高。

風機與水泵的能耗也是應當考慮的內容。水泵與風機的功率隨著系統流量的增大而增大，其能耗受到通水量和通風量的大小影響。同時水、風系統還存在著一些其他影響：水泵與風機的選擇直接與流量和軸功率掛鉤的特點使得泵與風機即使全負荷運行也不一定能夠處于最佳工作狀態；預定溫差大于實際溫差，導致耗電量急劇升高。

綜上所述，為達到中央空調節能減排效果，要做到以下幾點：做好圍護結構保溫，降低能耗，建立健全與相關標準法規相結合的制度，同時加強監管，對于不遵照管理制度運行的開發商應當加大處罰力度；對社會進行節能減排意識的普及教育，使人們意識到空調系統的節能重要性；加強管理，提高能源利用率，降低無用消耗。

二 、集中采暖水系統的能耗計量管理

（1）采暖系統的室內計算溫度以及熱負荷的計算

為了避免對于負荷的過大估算對鍋爐容量、水泵配置、散熱設備等產生影響，在施工設計時，所有進行采暖的建筑的熱負荷計算應當按照國標的規定進行計算，而不能僅僅憑借熱負荷的指標進行估算，且對于所有的建筑物應當按照相同的計算標準。

（2）住宅建筑的熱水集中采暖系統

對于進行單戶溫度調控的用戶應設置熱消耗量的單獨計量裝置。住宅房屋內的公共利用空間如果進行集中采暖，則應當單獨設置采暖系統與熱消耗量的計量裝置。

采暖系統的選擇應與熱量計、溫度調控相匹配，為實現新建住宅的集中采暖的分戶獨立，方便自主調控與單獨計量，可采用雙管系統進行采暖。而公用的立管水平分環系統能夠供暖的層數與系統的水力平衡、器械材料的抗壓能力相關。

（3）采暖水系統的計量方式

對所有的集中采暖用戶，分別設置熱量表，用于測定用戶所獲得的熱量、流量、回水溫度等等。利用熱量分配表計算用戶的散熱設備的散熱量，用來確定用戶所使用的熱量。由于每戶不可能只有一組散熱器，并且不能同時在每戶中設置多個熱量表，所以選擇在每戶一組散熱器上設置一個熱量的分配表，以測量實際散熱量。再通過計算用戶熱負荷確定用熱量，決定用戶需要交的供暖費用。

（4）各種分戶計量系統的形式熱力工況分析

在水平單管串聯的系統中，所有熱水都逐個流過所有的散熱器。若流量降低，第一組的散熱器散熱量并不會發生變化，但由于流量的減少會導致其出水的溫度低于往常，這時下一組散熱器的入水溫度則會降低，影響散熱量。隨之是以下所有的散熱器散熱量均受到影響。

為達到在不影響其他散熱器的條件下對某一組散熱器的散熱量進行調節，通常會設置一條流量旁通管，用于減少散熱器的水量，通過溫控閥來控制散熱量。這一做法的首要技術就是對旁通系數進行計算，這一計算是對實際運行時的一系列數據進行分析之后計算出來的，以這一旁通系數指導旁通管的安裝，雖然不能保證所有的散熱器都可以達到最佳的工作狀態，但基本上都滿足了建筑室內熱負荷的基本要求，同時也實現了對溫度的控制。

而水平雙管并聯式的系統具有較好的溫控調節能力，散熱器的供回水具有相同的溫度，在進行溫度調解時也不會對其他的散熱器的散熱量造成影響。

結語：能耗計量管理的首要工作是對能耗數據的統計，為最終達到節能減排的目標，對于計量管理得到的數據進行節能策略的方案設計是首要任務。通過數據分析，合理確定設備最佳運行狀態，調整運行方式，達到節能減排的效果。同時，能耗計量管理數據的分析對于評估節能建筑的性能指標也提供了一個參考。

參考文獻：

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一、教師要學會傾聽

心理學家指出：人們喜歡善聽者甚于善說者。人與人之間需要溝通、交流，善不善于傾聽，不僅能體現一個人的道德修養水準的高低，還關系到能否與他人建立正常和諧的人際關系。教師樂于傾聽、學會傾聽、善于傾聽，不僅是一種必備的優良品質，還是一種重要的工作方法。

傾聽本身就是一種教育，即使你沒有給對方指點和幫助，但有了傾聽，你便在心靈上給予了他豐厚的精神饋贈。老師更要學會傾聽，只要認真傾聽，就能享受到來自學生內心的那個精彩世界。傾聽時教師要以充滿柔情的愛心，張開耳朵，滿懷信心和期待地迎接那些稚嫩的生命之音。要善于傾聽對方，產生共鳴，使其心領神會，產生情感體驗。

學生有獨特的思想，雖然他們的觀點和想法很零碎、很簡單，甚至有一些幼稚，但這些思想卻構成了他們未來發展的現實基礎。教師要善于傾聽學生聲音背后某種思想和觀念的萌芽，并盡量認可他們的價值和意義，當學生發現自己那些隱藏不露的思想被教師傾聽并認可時，就與教師建立了更深一步的關系。此時，教師更易走進學生的心靈，更易及時對學生的思想動向進行了解，更易和學生進行溝通。傾聽使學生感受到老師尊重他的意見，在乎他的見解，從而增強自信心。尤其出錯的學生，當他們感受到老師正在認真聆聽自己、猜測內心想法時，他們就會受到巨大鼓勵和鞭策。傾聽是一種等待，在傾聽中交流，在傾聽中溝通，最終實現教學相長。

前蘇聯教育家蘇霍姆林斯基曾說：“教育者應當深入了解正在成長的心靈！”真正的教育是心與心的對話，這種對話是以傾聽開始的。傾聽是一種相互尊重，一種無言的愛。多給學生一次解釋的機會，多傾聽學生的心聲，就等于給了學生一次展示獨特自我的機會。只要教師愿意傾聽來自學生的聲音，你就會驚喜地發現，所有這一切都會變得更有意義。

在傾聽過程中，教師要注意做到：

1.必須給予學生必要的尊重

在師生交流過程中，教師要對學生的人格表示充分尊重，不要以師長自居，更不能把自己擺在訓導者的位置，讓學生充分表達自己的想法和感受，營造平等的環境，讓其盡情地說。

2.在傾聽過程中，要集中注意力，用心聽

在傾聽過程中，教師要在適當的時候，用局部表情或者簡短語言，不斷對學生進行鼓勵和理解，讓學生體會到老師的關注，給學生的心靈帶來溫暖，使學生體會到自己說的話得到老師的重視。

二、培養與學生的溝通能力

良好的溝通能力能夠幫助我們建立和諧的師生關系。在教育教學中，教師應該積極鍛煉溝通能力，掌握與不同學生溝通的技巧，和學生平等地交流溝通。

在平時教學中，教師習慣了知識傳授，很多時候并不習慣于和學生溝通，總是用一種命令或知識性的話，讓學生執行，甚至給學生提出一些要求，很少考慮學生本人是不是能夠接受，是不是愿意接受，以致中間有很多誤解，影響師生關系。缺少溝通，就會產生誤會和隔閡，很多時候老師并沒有給或者根本沒有想到給孩子表達的機會。

每個人的思維方式不同，表達水平有異，但都應該享有表達的權利。老師應該充分尊重學生的這種權利，保證學生的這些權利，多一分耐心，讓學生把自己的意愿表達清楚。特別處理一些事件時，一定要讓學生完整敘述事情的經過，把自己的想法說出來，絕對不能占據話語霸權，任憑一個人根據經驗武斷地下結論。老師是學生的教育和管理者，我們要明白，培養良好的溝通能力，與學生平等交流溝通，才會有利于解決問題，才有利于建立良好的師生關系。

教師和學生溝通應該從以下方面進行：

1.把握好溝通時機

平時生活中，教師要能夠多和學生交流、了解，善于觀察，及時發現學生存在的問題，尤其是一些隱性問題，以便能夠隨時幫助學生分析和解決。另外，教師要把握一些特殊的溝通時機，做好師生雙方的交流溝通，這樣會達到更好的溝通效果。如在學生取得好成績時，要分享學生的喜悅，鼓勵學生繼續努力；在學生有困難時，及時找學生，幫助他分析解決問題；在學生有了情緒心結時，不妨和學生坐下來，認真討論商量解決辦法。總之，把握好溝通時機，讓學生感覺到老師在隨時關注自己、關愛自己，這樣往往能夠拉近師生雙方的心距，達到更好的溝通效果。

2.講究一些溝通技巧

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文獻標識碼：A

文章編號：1003-4161(2007)02-0082-04

能源（特別是石化能源）是經濟發展的源動力，是國民經濟健康、穩定發展的物質基礎，一個國家（地區）經濟發展與能源占有及利用應該是相匹配的；但如果不能合理高效的利用能源，能源也會成為經濟發展的“瓶頸”[1]。我國雖然總量上地大物博，但人均資源占有量遠遠低于世界平均值，而且能源利用效率也明顯低于發達國家[2]，因此，建立節約型社會是我國當前發展的歷史必然。目前，有關中國能源利用效率和節能潛力的分析，多數學者以國際先進國家為標準，通過國際比較判斷中國能源利用效率與節能潛力[3-5]；而史丹以中國內部先進水平為標準，通過地區比較界定我國能源利用效率和節能空間[6]。然而，由于不同地區經濟實力和資源結構存在較大差別，一些制約能源利用效率的因素，如生產技術水平不可能在短時間內趕上發達國家或發達地區。所以，筆者認為，能源效率的國別差距和地區差異只能為我們提供一個目標值，無法據此計算出中國各省區現實的節能潛力。因此，本文收集了1990~2004年各省區能源消耗和經濟發展的相關數據，建立各省區能源利用效率和經濟發展水平的統計模型，據此計算出各地區基于主體特征的節能潛力，為能源利用的優化配置和建立節約型社會提供依據。

1 思路方法與指標選擇

1.1 研究思路與方法

工業社會能源是經濟發展的物質基礎，經濟的發展依靠能源的驅動而運行。然而，隨著經濟的不斷發展能源消耗量與日俱增，已經成為我國經濟發展的主要瓶頸，我們必須未雨綢繆增強憂患意識，避免可能的能源危機影響經濟的發展，所以，建立節約型社會是我國當前社會的必然選擇。為了認清我國各省區能源利用現狀及節能潛力，本文主要從以下三方面展開研究：

(1)分析中國各省區能源利用現狀和能源消耗強度的地區差異。選取2004年中國30個省區能源消耗及經濟發展的截面數據，分別建立人均能源消耗、萬元產值能耗和人均GDP的對應關系，揭示中國地區之間經濟發展和能源消耗的對應關系。

(2)從時間序列分析不同省區能源利用效率和經濟發展的關系。本文主要以中國各省區1990~2004年能源消耗和經濟發展的案板數據，研究不同地區萬元產值能耗和人均GDP的關系，用冪指數函數建立二者之間的回歸方程，以便尋找能源消耗和經濟發展的特殊規律。

(3)不同時段中國各省區節能潛力的對比分析。依據第二部分建立的能源消耗和人均GDP回歸方程，分析計算不同時段各地區的節能潛力，選取1990年、1995年、2000年、2004年四個時段，對各地區節能潛力進行橫向和縱向的比較。

需要特別說明的是，經濟的發展主要以靠中央轉移財政，在統計分析中予以剔除。

1.2 指標選擇和數據來源

從宏觀和普遍的規律來看，一個地區能源的消耗是與人口規模、經濟發展水平和節能技術的進步密切相關，在不同地區之間的比較常采用人均能耗和萬元產值能耗等指標。由于能源消費結構多以一次能源計算，包括了煤、石油、天然氣和水電等，為了統一計量和方便比較，將各種能源消耗折算成萬噸標準煤。本文采用人均能耗和萬元產值能耗兩類指標，揭示我國各省區經濟發展與能源消耗的關系，分析不同時段各省區的節能潛力，并將重點放在經濟發展與能源消耗的時空變化上。

不同時段各地區人均能耗和萬元產值能耗計算公式如下：

EPi=Ei/Pi （1）

EGi=Ei/GDPi（2）

其中，EPi 、 EGi分別為某時段第i個地區人均能源消耗和萬元產值能源消耗量，單位是噸標煤； Ei、 Pi、GDPi 分別為該時段第i個地區能源消耗總量、人口總量、國內生產總值（GDP）。

本項研究所選用的數據來源于《中國五十五年統計年鑒匯編》和《中國統計年鑒（2005年）》，其中，本資料匯總了全國31個省區在人口、經濟、能源等多個方面長時間的序列數據。

2.中國能源利用和經濟發展的現狀分析

隨著新一輪經濟增長，我國進入了工業化的新階段，重工業比重從1999年持續上升。由于重工業對礦產資源尤其是石化能源的消耗強度很大，導致自然資源對我國經濟增長的約束很大，因此，能源的消耗量及能源利用效率很大程度上影響著地區經濟的發展。本文依據2004年中國30個省區人均能源消耗量和萬元產值能耗為指標，來定量分析能源負荷和人均GDP的關系。

2.1 人均能源消耗與人均GDP的關系

本文選取除外30個省區人均能源消耗和人均GDP的數據，制作X-Y關系散點圖（圖1）。從圖1可以發現，隨著地區間人均GDP的差異，人均能源消耗量呈某種正相關關系。在財會軟件Lotus 1-2-3 for Windows上，用直線方程 y=a+bx進行回歸擬合，得到如下統計關系式：

y=0.9972+0.0665x （3）

相關系數R2=0.6956，相關性顯著。

上述統計方程說明，我國經濟增長還處于外延性擴張階段，人均GDP的增長依賴于對石化能源的消耗，隨著人均GDP的增長，人均能源消耗量呈同步增長趨勢。[7]

圖1人均能源消耗和人均GDP的關系

圖2萬元產值能耗和人均GDP的關系

2.2 萬元產值能耗和人均GDP的關系

以上述30個省區萬元產值能耗與人均GDP數據作X-Y關系散點圖（圖2）。從圖2可以看出，隨著人均GDP的增加，萬元產值能源消耗量近似于冪指數下降趨勢。換言之，在中國經濟發展水平較高的省區，萬元產值的能耗較小，能源利用效率較高；反之，萬元產值的能耗較高，能源利用效率較低。

我國地域遼闊，各省區之間能源稟賦差異較大，導致產業結構對能源消耗形成不同的偏離類型，因而，萬元產值能源消耗也有較大的差異。同時，由于在所選的30個省區中，相對落后的省區數目較多，經濟發達的省區相對較少，散點在低發展水平上更為集中。所以以萬元產值能耗為依據，所建立的能源消耗與經濟發展的統計關系相對偏差較大，統計方程的相關系數R2、t檢驗值、F檢驗值相對較低。因此，本文未給出其統計方程，僅說明其變化的趨勢。但從總體趨勢來看，萬元產值的能源負荷隨人均GDP的增長呈指數衰減，并將在各省區的時間序列變化中給予定量的分析。

3.基于案板數據的中國各省區萬元產值能耗的統計規律

僅以某年截面數據分析經濟發展與能源消耗的關系，只是全國31個省區之間的橫向比較，由于存在區域差異模型的精度較低，還不足以說明經濟發展與能源消耗的長期變化過程。為了準確地認識經濟發展和能源消耗的關系，特別是隨著科技進步和國家環境保護政策的實施，引起萬元產值能源消耗量的變化和省區差異，本文選取1990~2004年全國30個省區的案板數據，以人均GDP為自變量、萬元產值能耗為函數，建立了各省區萬元產值能耗隨著人均GDP增加冪指數衰減模型，結果列表如表1。從表1可看出：除海南和寧夏萬元產值能耗在近年有所反彈、相關系數較低外，其余28個省區萬元產值能耗隨人均GDP的變化符合冪指數衰減方程，相關系數(R2)都在0.90以上。上述這些冪指數衰減曲線在技術經濟領域稱為“學習曲線”，反映了同一產業或地區，隨著技術進步，萬元產值能耗下降趨勢。從表1可以看出，我們的模擬方程基本符合“學習曲線”。

由于我國經濟發展水平和資源稟賦的地域差異較大，所以也出現了一些特殊情況。比如海南和寧夏，雖然也符合冪指數衰減、而且也基本通過t檢驗，但比起其他省區相關系數有點偏低，分別是0.6780、0.8391，這與該地區特殊的產業結構有關。從海南萬元產值能耗和人均GDP的散點圖看出，萬元產值能耗在1995年后有個明顯上升階段，而2001年后又逐漸回落，這可能和海南省這一期間產業結構變動有關；而寧夏以煤炭為主產業，隨著近幾年重工業比例不斷上升，萬元產值能耗在2003年后出現緩慢上升趨勢，所以模擬方程也出現了一些偏差。但總體來看，我國各省區萬元產值能耗都隨人均GDP增長呈冪指數衰減，而且會趨于某一穩定值。

4.中國各省區節能潛力時空分析

通過上面分析可以看出，隨著經濟的發展，我國各地區單位GDP能耗在逐漸地下降，節能改造成就斐然，但與先進國家相比仍有不小的差距。根據世界銀行和英國石油公司（BP）公布的統計計算表明，2003年中國每創造一萬美元的GDP所消耗的能源數量，是世界平均水平的3.33倍，是美國的3.68倍，英、法、德、意等西歐發達國家的5～7倍，日本的10.4倍，甚至是印度的1.45倍[8]。我國不合理的產業結構、高耗能工業的過度發展，造成了經濟發展對能源的過分依賴[9]。同時，重點用能行業、重點裝置的能效水平仍然偏低，提高能源利用效率還有很大的余地。筆者認為,能源效率的國別差距可以比較清楚地了解中國能源效率的水平與節能潛力,但是這個節能潛力是不可能在短期內發揮出來的。從根本上講,中國與世界上一些發達國家，能源效率的差距在一定程度上也是經濟發展水平的差距。一些決定能源利用效率的主要因素,如生產技術水平不可能在短時間內趕上發達國家,產業結構的差距也只有隨著經濟發展水平的不斷提高才能逐步消失。所以，本文基于中國省區內部區域差異，重點分析不同地區本身所能達到的節能潛力，來進行對比分析，以便中國內部能夠合理高效地利用分配能源。

4.1 不同時段節能潛力比較分析

關于節能潛力，不同的人理解不同，相應的計算方法也不一樣，本文采用基于主體特征的省區節能潛力的計算方法，即各地區人均GDP每增加1千元，萬元產值能耗的現實減少值。具體計算步驟為：首先，將表1中各省區的模擬方程求一階導數；然后，利用不同時段人均GDP的值（x）求出相應的導數值，即人均GDP每增加1千元、萬元產值能耗的減少量，本文以此作為各省區不同時段的節能潛力。利用上面的計算方法，分別計算出中國30個省區1990~2004年的節能潛力，本文主要選取四個時段進行比較分析，并根據節能潛力大小將30個省區劃分為高、中、低三種類型（表2）。各類省區節能潛力分述如下：

I類省區：節能潛力較高，1990年、1995年、2000年、2004年節能潛力分別在4.81~20.50tce、0.66~1.77tce、0.26~1.05tce、0.10~0.86tce之間，隨著經濟發展其節能潛力呈下降趨勢、節能空間減小，這類區域大部分是一些經濟比較落后和能源豐富的地區，由于技術落后及產業結構不合理造成其能源利用效率低下，與同時段的其他省區相比節能潛力較大。

II類省區：節能潛力居中，四個時段的節能潛力依次在1.88~4.34tce、0.34~0.56tce、0.12~ 0.24tce、0.05~0.09tce之間，從1990~2004年節能潛力也在不斷下降，而且從表中可以看出不同時段屬于此類的省區無太大變化，都是一些經濟中度發達的內陸地區，這些地區易于引進東部的先進技術提高能耗效率，實現經濟快速發展。

III類省區：節能潛力較低，1990~2004年四個時段的節能潛力依次在0.43~1.99tce、0.04~0.21tce、0.02~0.09tce、0.01~0.04tce之間，隨著經濟發展這些省區能源利用效率已相當的高，節能空間不大，此類省區主要位于我國經濟發達的沿海地區。

4.2 各省區節能潛力的空間分布

圖3中國節能潛力分布圖

以上主要是從時間序列分析我國各省節能潛力的變化規律，下面我們選取2004年截面數據做出中國節能潛力分布圖（圖3），著重從空間上分析各省區能源利用效率及節能潛力的地區分布。由于本文分析都不包括，但在做圖時為了圖形的完整性，根據其所在地理位置和經濟發展水平將其歸入節能潛力較高一類。在做圖時，我們仍然將節能潛力劃分為高、中、低三個類型，0.10~0.86噸標煤屬于節能潛力較高一類、0.05~0.09噸標煤居中、0.01~0.04噸標煤潛力最小，據此做出圖3。從圖中我們可以看出，節能潛力較低的省區基本位于東部沿海省區，這些地區經濟實力雄厚，技術水平較高，所以能源利用效率較高、節能空間較小；而節能潛力在0.05~0.09噸標煤之間的省區主要集中在我國中部內陸地區；而節能潛力較高的省區主要位于西部落后地區和中部一些能源豐富省區，包括青、貴、甘、晉、寧、吉、新、皖、陜9個省區，這些省區經濟較為落后、技術水平低下、產業結構不合理造成能源利用效率低下，節能空間較大。比如，位于我國中部地區的山西、吉林、安徽、貴州其能源利用效率較低、節能潛力較大，和這些省區豐富的能源是分不開的。因此，中國要建立能源節約型社會，在發展東部的同時，應該重點加強中西部地區經濟發展、提高其技術水平、優化產業結構，提高其能源利用效率，實現我國內部社會的和諧發展。

5.結論與政策建議

綜上所述，可以得出以下結論：（1）經濟發達的地區，萬元產值能耗較低，但人均能耗較高；而經濟落后省區，萬元產值能耗高，但人均能耗較低。因此，隨著經濟發展，能源利用效率有所提高，但我國經濟增長還處于外延擴張型階段，人均GDP的增長依賴于對石化能源的消耗。（2）隨著經濟的發展以及節能措施的實施，我國各省區能源利用效率呈冪指數衰減。（3）從總體上看，交通方便、沿海、沿江的東南地區能源效率較高，在全國處于領先地位；中西部內陸地區利用效率較低。在當前經濟技術發展水平下，中國各省（市、區）均有提高能源效率的潛力和可能性，但是各省（市、區）提高能源效益的潛力各不相同，而且差距很大。

根據上述分析結果，中國在對各省（市、區）實施“十一五”期間能耗降低20%的目標時，不能搞一刀切，要制定有區別的區域節能目標和政策措施[10-12]。為了提高能源效率，提出以下政策建議：（1）要大力推廣先進的生產技術和節能技術，堅決淘汰落后的生產技術、工藝與技術標準。（2）優化產業結構，積極發展低耗能產業，減少在能源經濟效率低的地區新建高耗能項目，強調高耗能產業布局的能源效率標準。（3）要打破區域界線，構建全國統一的能源市場，并運用市場機制讓能源流入效率高的地區，先進技術向落后地區滲透，促進東、中、西部技術和能源的有效交流。

基金項目：國家社會科學基金資助項目（編號：03BJY0088）；陜西師范大學研究生創新基金（2007~2008年度）。

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篇6

電能損耗的計算是建立在每一個電網元件的電能損耗計算基礎上，在水力發電廠的實際工作現場不可能對每一個電力設備的負荷及運行電壓等參數進行監控，這就需要對有參數監控的大型設備的理論損耗電量及廠損電率、線損電率的變化情況通過統計數據進行監控，監控的數據再進行相互對比、參考，分析其變化趨勢和原因。對于水力發電企業最易進行理論計算的損耗電量是輸電線路的損耗和大型變壓器的損耗，這是因為這兩方面的監控參數更完整，它們占所有損耗的比例也比較大。它們的變化情況與實際值的對比可以更好的進行統計分析，對損耗電能的控制也有很好的參考效果，對企業的節電管理有更好的幫助。下面就介紹一下雙繞組變壓器損耗電能的理論計算。

1 理論計算方法

變壓器損耗電能包括空載損耗（固定損耗）和負載損耗（可變損耗）。

（1）空載損耗電能

式中：ΔAT-鐵芯損耗電能，kW?h；ΔPO-變壓器的空載損耗功率，kW；Uf-變壓器分接頭電壓，kV；U-平均電壓，kV；T-變壓器運行小時數，h。

（2）負載損耗電能

式中：ΔAR-負荷損耗電能，kW?h；ΔPk-變壓器的短路損耗功率，kW；IN-變壓器的額定電流，應取與負荷電流同一電壓側的數值，A。

（3）變壓器的損耗電量

ΔA=ΔAT+ΔAR

2 實際工作中的損耗電量統計分析的應用

企業在損耗電能的控制管理中采用的方法是：理論計算與實際計算相對比分析；兩段線路在同期、同運行方式、同運行時間下相對比分析；現狀與歷史同期對比分析、與平均水平對比分析。采用的步驟是：首先明確廠損電量和線損電量的范圍；其次對各個時期的廠損電率和線損電率進行對比分析，觀察損耗電能是否有突變情況；最后對出現異常的指標，查找突變數據產生的原因，從而采取相應措施。

電廠在發供電中，廠內損耗電能主要來源于廠內的變壓器、電壓互感器、電流互感器、母線等一次設備的損耗（其中不包括已有廠用電量計量的用電設備及損耗）。所以，丹江口水利樞紐小水電有限公司的廠損電能的理論計算以變壓器（1B和2B）的損耗計算為主。表1、表2就是選取了具有代表性的三個時間段，對變壓器的損耗電能進行理論計算，并計算出這三個時間段實際廠損電能數據，選擇相應的數據進行對比分析。

實際損耗計算方法：廠內損耗電量=發電量-供電量-廠用電量

廠損電率=廠內損耗電量/發電量%

三個時間段之間的對比關系：2012年5月和2013年12月份，對比的是：運行方式相同、運行時間相同、變壓器的負荷相差較小，變壓器更換前后的對比。

2014年12月和2013年12月份，對比的是：運行方式相同、運行時間相同、相同變壓器，不同負荷情況下的對比。

第1次對比：廠內損耗電能的理論值與實際值對比（選擇時間：2013年12月份）

分析數據的結果：（1）兩段廠損的理論計算相差不大，說明兩段無突變情況出現；（2）變壓器理論值與廠損實際值分段進行對比時，數據相差不大，說明廠損在正常范圍內；（3）兩段的廠損電率無相差，進一步說明本月廠損電能在正常范圍。

第2次對比：新、舊變壓器在相同負荷情況下，相同的運行方式下，理論計算值與實際廠損電能的對比（選擇時間：2012年5月份和2013年12月份）

在2012年下半年，企業陸續更換了已使用20年的兩臺變壓器，新變壓器使用后除了對技術達標上進行分析，還要對其損耗上進行對比分析，所以選擇了兩個負荷相當、運行時間相同的時間段來進行對比。

分析數據的結果：（1）負荷基本相同的情況下，新變壓器的損耗電量（理論值）小于舊變壓器，主要原因是新變壓器此時的負荷電流較小，從而導致短路損耗電能偏低；（2）新變壓器的改造導致廠損電量減少；（3）綜合結果是變壓器改造后廠損電率下降。

第3次對比：新變壓器不同時間段，負荷增加后（2014年12月份），與2013年12月份負荷較小時的對比分析。

分析數據的結果：當新變壓器的負荷增加后，變壓器的電流和電壓值增加，新變壓器的短路損耗電能和負載損耗電能增大，總損耗電量明顯增大。但同時發電機組的發電量也增大，從而廠損電率與新變壓器低負荷時期沒有太大的變化，仍比舊變壓器時期的廠損電率低。進一步說明新變壓器是符合改造后發電機組的經濟運行要求。

3 結束語

丹江口水利樞紐小水電有限公司對損耗電能統計分析工作的實踐，直接對損耗電能的變化進行了有效監控。在實際工作中，如果有條件也可以對更多的設備進行損耗電能的監控，這樣才能對整個企業的節電管理起到更大的效果。

利用詳細的統計數據，對數據的分析是損耗電能控制的技術管理工作。設備的選型使用、經濟運行和合格的計量裝置等等，這些損耗電能控制的設備管理工作。只有兩者共同進行才能做好企業的節電管理工作，使企業的經濟效益達到最大化。

篇7

軌道交通信號系統的發展主要經歷了模擬軌道電路系統、數字軌道電路系統、基于通信的列車運行控制系統CBTC（Comm

unication Based Train Control）三個重要階段，現階段 CBTC系統被廣泛應用。隨著科學技術的快速發展，列車自動控制系統ATC（Automatic train control）有望升級至列車智能控制系統ITC（Intelligent train control），且將成為新一代軌道交通信號控制系統的主要研究方向。

對于新一代軌道交通信號系統技術的開發需要啟動預先研究，首先應明確其研究方向，即智能化；其次是基于運營需求，明確哪些方面需要進行智能化，以期解決實際運營中的問題；最后應是討論如何進行智能化，應以怎樣的方式方法去組織預先研究與設計活動，以達到設計最大限度滿足需求的目的。

1 ITC系統預研方向主要技術的設定及其用例

1.1 人工智能技術

基于對自己所處專業領域的透徹了解，人類技術專家表現出了很高的推理水平。以信號系統基本概念與規則為前提依據，設想應用人工智能中的知識密集型方法建立智能算法來求解一些軌道交通信號系統問題。該算法的優點包括：其一，從人類專家那里獲取的經驗知識能夠被高度直接使用，這在軌道交通信號系統這種高度依賴規則來管理安全苛求及復雜性信息的自動控制領域非常重要；其二，預使用的規則可以被映射為狀態空間搜索；其三，具有良好的解釋機制，能夠應用基于信號系統規則的框架針對性地解釋信號系統問題。這些優點使得將該算法應用于新一代軌道交通信號系統智能控制成為可能，為實現智能控制的技術手段提供了基礎和依據。

信號系統在控制與維護等多個方面實現智能化，能有效減少信號設備設置，從而降低系統整體故障率，提高其安全可用性，并減少運維成本支出。以下舉例說明。

1.1.1 控制智能化

智能化算法除了能很好地實現無人駕駛運營外，還能根據運營中系統設備的各項狀態數據，加以智能判斷處理。例如，速度傳感器PG作為測速以及信號系統車載里程計算的主要原件，其測速的準確性對定位停車控制以及行車安全有直接重大影響。當受到運營環境中的某種瞬間干擾，導致由PG輸入的脈沖波形發生異常（包括空轉）時，信號系統檢測到的速度瞬間急劇增大，很可能在設備沒有故障時觸碰緊急制動曲線而導致緊停。作為對策，信號系統考慮列車實際加減速度，包括考慮車軸的打滑或空轉而發生檢測到的速度急劇變化等情況，首先對檢測出的速度按照列車運行防護曲線以下一定值進行智能修正，得到一個修正速度，并將此修正速度作為系統認識速度，從而有效減少PG檢測速度瞬間異常對ATO控車平穩度的影響。當然這種處理上的智能化是考慮在一定的控制周期間隙并結合運營經驗值，在安全容忍范圍內實施的。

根據上述控制規則，可應用智能化模糊關系矩陣通過求小、求大運算，離線生成模糊關系矩陣，實現智能化模糊推理。其實現過程的實質是將模糊合成向量、模糊關系矩陣進行合成求小、求大運算生成一個模糊輸出向量，最后主要利用加權對該模糊輸出向量進行求解即可。

1.1.2 維護智能化

現有ATC系統在設備維護方面，已經能夠做到直觀反映故障至機柜級，維護人員可通過機柜面板工作指示燈顯示判斷柜內是否發生故障。對于柜內具體板卡或控制模塊的數據傳輸故障、采集故障等，可以通過讀取特定故障顯示板卡上的等位組合代碼來判斷。但此種判斷更面向開發者而不是用戶。

ITC系統考慮一種故障定位顯示方法，對柜內板卡按照一定常規認識規律編號，這種認識規律面向用戶，將故障信息與之關聯對應。用戶通過數碼管顯示的故障編號直接查找故障，具體到故障板卡。

為實現上述設想，考慮將teleo-reactive技術[1]應用于ITC信號控制系統。teleo-reactive控制組合了基于反饋控制和離散動作規劃的特征，它不對動作的離散性和不中斷性以及每個動作效果的完全可預測性做出任何假定，只要teleo-reactive動作的前提條件是被滿足且與其關聯的目標還沒有實現，那么這個動作是持續的。可持續動作可以在某個其他的更靠近頂層目標的動作被激活時打斷，一個很短的感知――反應循環保證了當環境變化時控制動作也會迅速改變以反映問題解的最新狀態。以上所述的動作序列可用一種數據結構來實現，可稱其為條件――動作TR（Tree），規則如圖1所示。

其中Ci是條件，Ai是與之關聯的動作。C0為TR最頂層目標，A0為空動作。若最頂層目標已實現，則不必再做任何事。在teleo-reactive系統的每次循環中從TR的最頂層向下評估每隔Ci直至找到第一個成立的條件，之后執行與之對應的動作。

這與信號控制系統中的ATS（Automa

tic Train Supervision列車自動監控子系統）自排進路原則是一致的。ATS自排進路機制是列車壓入設定觸發軌道開始觸發進路，當進路中所涉元素不滿足進路建立條件時，會每隔一定時間再次觸發，直至進路建立。而當進路建立過程中已經滿足條件的某個元素突然不在既定狀態，也會停止進路的繼續建立。

一個簡單的評估原理示意TR如圖2所示。

這個評估會被循環執行，頻率接近于電路控制頻率。就像ATS觸發進路時一樣，在設定觸發軌道上會循環執行檢測進路元素，直至檢測到所有元素均在滿足進路建立的狀態，則觸發進路，該進路相當于一個滿足條件Ci的動作Ai。

滿足上述解釋機制的teleo-reactive技術被應用于ITC系統控制是可能的。

1.2 障礙物探測技術

現有信號系統主要通過檢測裝備列車的位置來進行安全防護，若為基于軌道電路的信號系統還能檢測到部分小型施工軌道車、搭接兩軌間的金屬物件、道床的較深積水等造成的軌道區段非正常占用。但當高架線路出現不明物體墜落懸空于軌道上方、正線隔離墻及各類隔斷門發生坍塌但卻不壓實軌道等狀況時，現階段的信號系統由于判斷不出軌道占用而無法進行安全防護。因而，有效的列車防撞系統應增加安裝于列車端頭的障礙物探測設備，而目前最具先進性、實用性的障礙物探測裝備當屬雷達（毫米波雷達）。

障礙物探測系統應能探測到列車運行前方一定距離范圍（一定距離范圍指列車行駛限界范圍內、保證最壞情況下列車能夠在障礙物前停下的距離）內的障礙物，判斷對列車運行安全的危害程度并對駕駛人員發出聲光報警。雷達作為該系統的主要功能實現裝備，對障礙物的探測功能可包括直線段靜態與動態目標識別與判斷、架空障礙物識別處理、彎道障礙物識別處理等。雷達對障礙物探測的一般性原理示意圖如圖3所示。

毫米波雷達探測技術屬成熟技術，為將其應用于軌道交通信號系統裝備列車上作為提高行車安全的技術手段之可行性提供了研究基礎。

1.3 災害應對處理技術

為進一步確保行車安全，尤其是發生地震、強風等破壞性極強的地質與自然災害時，能夠使列車以最快反應速度減速制動以避免或盡量減小人員傷亡，是新一代軌道交通智能控制系統ITC應該重點考慮的課題。

1.3.1 抗震設計

抗震設計基于首先考慮地震動和評估構造物（如鋼軌、道床等）的重要程度以及對行車安全系數的影響程度，據此考慮其應具備的抗震性能。地震作用下構造物的響應值可通過動態解析法或非線性頻譜法來計算，之后再通過檢算響應值來判斷構造物的抗震性能是否能夠達到要求。

1.3.2 地震預警系統

地震預警系統通過由地震動加速度傳感器和相關記錄傳輸裝置構成的地震計來檢測超出規定值范圍的地震波，并據此判斷震情并發送電波。相關區段線路的牽引供電系統接收到該報警電波后即切斷該區供電，列車ITC控制系統的停電檢測裝置檢測到牽引停電后即輸出緊急制動，最大限度制動列車。地震預警系統及ITC響應示意圖分別如圖4與圖5所示。

1.4 全生命周期的資產管理技術

信號系統的成功管理不僅依賴于系統設備本身的高可靠性，還與系統資產的高效管理息息相關。應用科學的智能手段建立順暢的管理系統，對于系統及設備全生命周期內的可靠運行、故障恢復、運維養護具有重大意義，從技術方面為運營方降低運營成本、提高企業利潤提供支持。

1.4.1 板卡生命周期的延長

智能納米電路的自組裝是實現有效納米電子的關鍵技術，自組裝能夠自動剔除錯誤形成的元件，并使眾多的電路元件自行組織起來，相當于納米電路能主動地自我配置。大量的電路元件及其尺寸太小造成的脆弱性，若僅僅因為眾多電路元件中的一小部分不能正常工作而拋棄整個電路，在可靠性和經濟性上都是不可取的。為了解決這一問題，智能納米電路將會不斷地檢查自身性能和周圍的路由信息，繞過不可靠的連接部分，就像互聯網網上路由信息繞過周圍無法工作的節點一樣。智能納米技術將極大提升信號系統設備板卡的可用年限。

1.4.2 定義至板卡級的資產管理

普遍的，城軌運營方在資產管理方面過多地依賴人工操作，比如為機柜、板卡、各子系統模塊甚至連接纜線等制作一些自定義標識或標簽。這些標識或標簽在設備運維過程中容易受到損壞，且損壞后若不能及時采取措施，則將給后續運維工作帶來不便。設想應用一種非接觸式自動識別技術―RFID射頻識別，制作一種電子標簽。該標簽能通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，后期采用智能分析方式處理，識別無需人工干預。將其內置于信號設備板卡之后，用于記錄板卡從生產制造、驗收運輸、調試上線、維護管理、資產報廢的全過程信息數據。基于這些信息數據的實時更新，電子標簽最終實現對信號系統設備至板卡級的視聽化監控與管理，如使用和流動情況、當前位置等的報表查詢以及不合理移動、擺放等的跟蹤記錄與報警。只有將資產智能管理定義至板卡級，才能真正意義上建立起一套規范、先進的信號系統設備資產管理機制。

2 新一代軌道交通信號系統預研的科學管理

預研是新型系統設備研制之前開展的科學研究和技術開發活動，是科研的前期部分。能提前評定技術的成熟程度、生產能力、可靠性、維修性和實際使用能力，為型號研制和生產打好基礎。建立起較為完善的信號系統預研管理體制和運行機制，將促進信號系統研發工作的順利開展，為國產化信號系統趕超外商提供了途徑，并為信號系統發展提供雄厚的技術儲備。

2.1 預研管理階段

基礎研究、應用研究、先期技術發展是預研過程中密切相關的三個階段。基礎研究著眼于信號系統的長遠發展，旨在為新型系統設備提供理論依據和基本知識，增強原始創新能力；應用研究著重于探索新思想、新概念、新原理用于系統設備的可行性，為新型系統的發展提供技術儲備；先期技術發展著重于為新型系統設備和改進現役系統設備提供實用的技術成果。

2.2 預研管理設定

2.2.1 注重結合需求牽引與技術推動的原則

一方面，突出需求牽引，研發戰略與預研規劃的編制，需要以聯合能力集成與開發系統制定的能力需求為基礎；另一方面，突出技術推動，研發戰略與預研規劃要充分考慮技術發展情況，客觀評價信號系統的科技基礎。在制定預研規劃的過程中，應堅持規劃決策部門、技術開發部門、采辦管理部門、銷售部門聯合參加，注重聽取各部門意見，并始終堅持技術評估和技術演示政策，緊密結合現有技術開發能力設定未來發展目標。在預研規劃制定后，還要注重結合地鐵公司需求，依據技術開發進展，滾動式調整研發戰略與預研規劃。

2.2.2 注重結合系統性與獨立性的模式

一方面，系統性要求較強，強化頂層指導和集中統一領導，采用“基于能力”編制思路，通過戰略指導、規劃、計劃加強對各子系統科技戰略與預研規劃計劃的集中指導和總體協調，增強全系統預研計劃的系統性、全局性；另一方面，有較強的獨立性，各子系統在預研規劃計劃編制上，應加以區別，具體做法和程序也各不相同，發揮各部門管理人員和專家的主動性、創造性和業務判斷能力。

2.2.3 注重結合時限性與靈活性的程序

建立起一套編制程序，這套程序應體現時限性與靈活性相結合的特點。一方面，時限性要求較強，規范各階段的責任主體和任務要求，規定了各階段的開始或結束時間；另一方面體現靈活性要求，實行預研規劃計劃定期滾動制定。

2.2.4 注重結合專家判斷與定量分析的方法

在預研規劃計劃制定中，采用的模型方法多種多樣，注重加強專家經驗判斷與模型定量分析的結合。一方面主要采用專家經驗判斷法，每次預研規劃計劃的編制，需要充分借助各方面專家的經驗、智慧和專業知識，增強戰略規劃的科學性、合理性；另一方面，充分應用各類模型、工具和定量分析方法，在編制時，采用大量的數據分析，對項目進行估算。

2.3 預研管理組織

2.3.1 加強系統工程管理

如果預研時系統設計上存在不足，就會給生產和使用帶來隱患，將造成研發出的信號系統可靠性差、使用壽命短、無故障時間短、維修困難，且使用后期費用較高。所以單體設備在制定技術指標時，就要有可靠性指標和維修性要求，做好系統的可靠性和維修性的論證、設計。

2.3.2 加強對技術成熟度的審查評估

技術成熟度評估需要建立衡量技術成熟情況的一套評價體系。

由硬件、軟件、制造技術這三類組成，每類的各級技術成熟度的定義可分為：第1級，發現基本原理并形成報告；第2級，形成技術概念和/或應用設想；第3級，關鍵功能和/或概念的特性得到分析驗證和實驗室驗證；第4級，組件和/或分系統在實驗室環境下得到驗證；第5級，組件和/或試驗模型在仿真環境下得到驗證；第6級，系統/分系統模型或原型在仿真環境下得到演示驗證；第7級，系統原型在使用環境下得到演示驗證；第8級，成品系統完成，并通過試驗和演示證明符合要求；第9級，成品系統在實際任務中得到成功應用。

2.3.3 實施顛覆性技術倡議

顛覆性技術概念描繪了一種新產品。這種產品不一定會比現有產品或/和技術先進，并不一定提供給客戶更高的質量，但卻具有成本優勢。在ITC系統預先研究時，在安全容忍范圍內加強顛覆性技術實施倡議，以期縮短研發周期，降低ITC系統生產成本，從而達到一種資源節約的目的。

2.4 預研管理中需關注的問題

首先，項目設置應注重專業穩定性和創新性的平衡，在信號系統功能多年來相對穩定的同時，在每年研發項目的選擇時，特別注重創新發展的項目，加強顛覆性技術項目激勵力度。

其次，應加強預研項目成本估算，建立成本估算分析方法、模型，建立各類成本數據庫，進一步提高預研成本估算的準確率。

最后，應注重預研管理部門對項目實施部門的技術支持，在系統全生命周期內，預研管理部門通過展會推介、技術交流、訪問互動、合同談判、設計聯絡、工廠監造、出廠檢驗等工作，為項目實施部門提供全面的技術支持。

3 結語

預研是科技長遠發展的戰略行為，具有重要的戰略意義。預研的突破能使技術格局發生轉變，并可能帶來技術理論、系統觀念的根本性變革。對于軌道交通信號系統而言，只有采用跨越式的預先研發，才會結束對國外廠商技術升級的亦步亦趨，才能在國產化的基礎上實現技術領先及產業超越。

參考文獻

[1] Luger，G.F..人工智能：復雜問題求解的結構和策略[M].北京：機械工業出版社，2009.

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Keywords: large-scale public buildings; Energy management system; Building energy efficiency management system

中圖分類號： TU201.5文獻標識碼：A文章編號：

一、引言

隨著我國經濟和社會的快速發展，大型公共建筑經常被作為一個城市現代化的象征，興建大型公共建筑既促進了經濟社會發展，又增強了為城市居民生產生活服務的功能。新建建筑中大型公共建筑的比例呈增長趨勢。大型公共建筑一般指單體建筑面積2萬平方米以上的辦公建筑、商業建筑、旅游建筑、科教文衛建筑、通信建筑以及交通樞紐等公共建筑。由于此類建筑結構和用途的特殊性，且往往片面追求外形，用能系統復雜、運行工況變化大、影響能耗因素多，再加上再設計、施工、使用和運行維護等環節的粗放式管理等不利因素的影響，使得當前的一些大型公共建筑往往是耗能的大戶。主要問題表現在以下幾個方面：

（1）目前，我國大型公共建筑能耗高、能效低問題突出。根據清華大學與建設部的2007 年研究抽樣調查，大型公共建筑面積占城鎮建筑總面積的比例為4％，但消耗的電量卻占22％[1]。據測算，我國大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300kWh，是普通居民住宅的10～20倍，其節能潛力亟待挖掘。

（2）超過70%的大型公共建筑沒有專職的節能管理人員，大多數大型公共建筑業主的用能設備管理僅僅是從安全使用的角度考慮，缺乏系統的能源管理制度和手段，不能及時掌握能源的整體消耗情況，對主要用能設備的運行情況和節能狀況未能及時把握及管理。因此，建立建筑能源管理體系，依靠先進的節能管理手段來實現大型公共建筑的節能運行，約束使用者的使用習慣和提升物業管理的運行管理水平，提高運行管理效率是目前亟待解決的問題。

（3）多能源系統與復雜負荷的結合體。在能源危機的今天，可再生能源的利用越來越普遍，大型公共建筑的這一現象尤為明顯。大型公共建筑可能設置多種能源，如常規電制冷、三聯供、地源熱泵、冰蓄冷、蒸汽供熱、太陽能、風能等。這么多能源在樓宇中綜合使用所帶來的多能源的協調優化、負荷預測與優化控制等問題將逐步凸顯。

（4）缺乏有效的能源管理手段。大型公共建筑往往同時伴隨著供能系統眾多、用能系統復雜、位置分散、用能信息量龐大等特點，常規的、針對設備或能耗的管理系統（如BA系統、能耗監測系統）一般只注重對設備自身管理或對能耗的計量監測，缺乏對整個能源的系統管理。因此，為保證整個建筑的能源的優化運行必須建立具有有效的監視控制、完善的通信系統、科學的分析診斷、合理的優化管控的建筑能源管理系統，同時結合建立的能源管理體系，實現大型公共建筑能耗的有效管理。

由上可知，我國大型公共建筑單位建筑面積能耗高，節能潛力巨大。其節能改造工作成為了一個系統的復雜工程。結合“十二五”期間我國大型公共建筑能耗降低15%的節能目標，這就需要針對大型建筑的使用特點，建立建筑能源管理系統，科學地進行能耗監測、分析診斷、優化管理與控制，提高大型公共建筑能源利用的經濟與社會效益。本文將在充分研究分析建筑能源管理系統的基礎上，結合大型公共建筑的特點及需求，提出大型公共建筑能源管理系統的設計目標、功能以及架構，用于指導大型公共建筑能源管理系統的建設。

2、建筑能源管理系統

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物聯網，簡單的理解就是物與物之間相連的網絡。物聯網是信息技術和工業化時展的產物。物聯網技術主要由傳感技術、控制技術和信息通信技術融合而成，能夠借助互聯網將生活中的一切物品的識別、定位、遠程控制和管理等通過專用的傳感器設備進行互聯互通。物聯網技術是對互聯網的一種拓展和延伸，是一種在21世紀全面互聯互通的智能化網絡。在如今，由于不斷有各種不同領域的物聯網解決方案的形成，促進了物聯網技術的發展。在智能建筑的能源管理中，應用物聯網技術之后，進一步提升了建筑的能源管理能力，節約了更多的能源資源。

3智能建筑能源管理系統與物聯網的融合

智能建筑作為信息技術在建筑領域廣泛應用而產生的一種新型產物，主要是以建筑物為平臺，依靠相關的建筑設備和對象，借助智能化的技術，為人們提供一種全方位的舒適的建筑環境，體現了建筑的安全性、高效性、節能性和環保性。時代的發展，對于建筑智能化集成管理就必須對建筑的能源進行管理，將各種系統進行綜合、協調和控制，實現對建筑的統一管理，提升建筑內整體的能耗水平的下降。在智能建筑中，能源管理系統的結構主要為三層結構，分別為現場層、網絡層和管理層。在現場層中，主要包含的是現場采用的各種設備，如傳感器、智能儀表等。在現場層中，通信一般采用的是現場總線標準。網絡層則是現場層與管理層之間進行有效通信的橋梁，實現設備的采集指令的發送和采集信息的傳送功能。管理層則主要是實現對現場設備統一的監視、控制和管理，并將現場采集到的各種信息數據進行保存，此外，還具備報警功能。智能建筑能源管理系統的三層結構，對于實現智能建筑能源管理系統與物聯網的融合奠定基礎。現場層能夠采用物聯網技術所需的各種智能化設備。網絡層能夠實現不同方式的通信，滿足物聯網的遠程監控和管理需求。管理層能夠有效采用物聯網技術中的云計算技術進行數據的處理。在物聯網技術與智能建筑能源管理系統進行良好融合的過程中，一方面需要對當前智能建筑能源管理系統進行分析然后采取措施進行完善，另一方面需要將完善后的智能建筑能源管理系統接入到物聯網平臺，這樣才能有效發揮出物聯網技術的優勢，實現智能建筑能源管理系統與物聯網技術的融合。

4物聯網技術在智能建筑能源管理系統中的有效運用實例

物聯網技術作為當前最新型的技術，在智能建筑的能源管理系統中，目前已經得到了較為廣泛的應用。從前文論述可知，物聯網技術能夠與能源管理系統的三層結構進行有效的融合，在實踐過程中，也驗證了上述說法。本文以某小區的能源管理系統為例，分析物聯網技術在智能建筑能源管理系統中的有效運用。

4.1能源管理應用方案架構

某科技園區的能源管理應用方案進行分析。其能源管理系統的架構圖如圖1所示。

4.2能源管理系統功能

在此能源管理系統中，能夠按照三層架構模式進行設計，實現了如下幾個方面的工作。（1）能夠對建筑物內的各分項能耗進行計量，例如對水、電、煤氣、溫度、濕度、冷熱流量等信息的采集。（2）對建筑能耗進行公示。在數據采集之后，一方面將數據傳入能源管理系統供有關人員分析并提出合理的節能措施，另一方面，能夠將相關信息借助顯示屏顯示，方便喚起公眾對建筑能耗的關注。（3）對建筑的環境以及重點的設備進行監控。引入相關的傳感器設備，實現對建筑內的給排水、空調、照明、電梯等系統的運行進行監控，方便遠程進行節能診斷。（4）便于進行能耗審計。（5）對節能效果進行評估分析并遠程控制有關設備的運行狀況。

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能源管理系統（EMS)實時監控企業各種能源的詳細使用情況，為節能降耗提供直觀科學的依據，為企業查找能耗弱點，促進企業管理水平的進一步提高及運營成本的進一步降低。使能源使用合理，控制浪費，達到節能減排，節能降耗，再創造效益的目的。通過數據分析，可以幫助企業對每條生產線、每個工作班組以及主要耗能設備進行實時考核，杜絕浪費，并可以幫助企業進一步優化工藝，以降低單位能耗成本。

二、能源管理系統（EMS)在重要用能設施的應用

針對企業主要能耗系統提供完善的用能設施信息管理功能，能讓用戶查詢到系統設施的用能信息并提供節能優化運行策略，從而達到節能的目的。具體應用如下：

（一）中央空調系統（制冷系統）

空調（制冷）系統廣泛應用于樓宇、商業及企業，是最大的能源消耗源之一。

能源管理系統（EMS)針對空調（制冷）系統進行冷量計量及效率追蹤，讓用戶能夠準確了解企業冷量消耗的變化，實時的效率監測讓用戶對制冷機的運行效率有直觀的把握，能源管理為用戶提供了ARI(美國制冷學會）效率標準，作為參考。

1、動態更新制冷機性能曲線

能源管理系統為用戶的運行人員提供了空調系統運行管理優化功能，系統能自動分析出在一定工況下，運行人員開啟哪些制冷機和空調水泵效率最高，并將各種方案的效率進行排名。能源管理制冷機動態性能曲線更新功能為系統運行方案的選擇提供了有效的保障。

2、冷凍水供水水溫優化設置

制冷機冷凍水溫優化設置，能源管理根據室內負荷和室外氣候參數自動分析出效率較高的冷凍水出水水溫，降低能耗。據權威機構統計，冷凍水溫度每提高1℃制冷機能耗將降低1.5%-2%，系統將定時計算出優化的冷凍水供水溫度，系統管理人員只需要在制冷機上調整一下水溫設定即可，簡單而方便。

3、空調水泵節能潛力分析

能源管理系統還為用戶提供了水泵潛力分析，系統將根據采集的數據，分析出水泵的節能潛力。為用戶以后的節能改造提供理論依據。

能源管理系統的運行方案排名功能讓管理者知道如何進一步的降低制冷系統的能耗。

（二）電力系統：

1、電能質量管理

電力的傳輸和使用過程中， 容易受到污染和干擾，無功增加、諧波、三相不平衡等因素會導致電力使用效率降低、設備損壞等后果。

能源管理 系統通過對電能質量參數的監測、分析，結合工藝改造、自動化控制的應用，達到企業綜合電力節能的目的，并且保證企業對高電能質量的需求，確保各種電子設備、精密儀器安全可靠運行，提高企業生產率和產品的成品率。

2、變壓器管理

能源管理系統通過對變壓器各項電力參數監測，采用以下方法，實現對變壓器的綜合節能管理：

1） 通過回路總零線上電流變化了解電流諧波及線路損耗和變壓器溫升原因，并制定相應對策及解決方案；

2） 根據負載變化優化變壓器使用，為提高變壓器效率提供依據；

3） 根據電壓、電流變化量有助于分析判斷設備狀態及浪涌電壓、電流產生變化等情況。

（三）壓縮空氣系統：

壓縮空氣系統廣泛應用于工業企業，是企業的重要電能消耗系統。

能源管理系統（EMS)監測空壓機電耗、壓縮空氣的供氣壓力、流量等參數，自動生成供氣量（空壓機）曲線圖、管網末端壓力變化曲線圖、用氣量狀況曲線圖，空壓機電能消耗曲線圖日負荷表，通過對上述參數同生產使用情況分析，了解空壓機電能、氣量變化與用氣合理性。

壓縮空氣系統能源管理方法如下：

1）實時監測空壓機效率，根據負荷情況，盡量開啟高效機組；對低效機組進行及時檢修，提高壓縮空氣系統效率；

2）結合生產情況分析用氣量不規律或突變情況的原因；

3）掌握設備工況及合理用氣，優化空壓機利用和設備管理；

4）杜絕人為用氣不合理的浪費；

5）發現供氣管道泄漏情況；

6）分析和找出空壓機潛在的節能潛力，為技術節能措施提供依據。

（四）蒸汽系統：

類似壓縮空氣系統，能源管理系統（EMS)通過對鍋爐供汽及蒸汽末端的流量、溫度及壓力監測，及時發現管路系統泄漏，避免不合理用汽浪費，提高蒸汽利用效率。

（五）鍋爐系統：

能源管理系統（EMS)通過對鍋爐主要數據采集監測（或從DCS系統讀取數據），分析在不同的蒸汽壓力、流量、排煙溫度及過度空氣量等條件下的鍋爐效率，從而提出最優鍋爐運行參數標準，優化運行控制模式，有效降低鍋爐系統能耗。

（六）窯爐：

能源管理系統（EMS)，通過監測窯爐溫度、燃氣流量（或用電、煤量）、風機電耗及風壓或流量的監測，根據相同時間段能源消耗與窯爐溫度變化曲線對照，分析窯爐容積（容量）溫度變化（上升、溫度層）與能耗成本的關系，確定最佳窯爐產品量、溫度及過度空氣量，幫助企業制定更優化的產品及能耗基準線。

三、能源管理系統（EMS)的實施方法

（一）節能驗證及分析：

針對企業目前已有的中央空調、空壓機、水泵等主要用能系統進行節能效果的驗證和監測；根據系統數據統計生成相關動態圖表進行設備運行狀態掌握和進行節能空間潛在能力分析，通過分析結果指導設備節能控制系統調整。

（二）能源評估：

為設備管理人員提供依據，首先排除人為因素的盲目性和經驗誤判。根據設備管理側重點不同，在設備運行效力評估方面及設備狀態和維護方面提供可分析的參數，便于即時有效的掌控，避免人工測試方法的局限性和可能產生不安全因素。能源管理系統對運行設備功耗、電壓、電流或設備溫度等要求采集和通過生成各曲線圖表描述，有助于旋轉機械狀態進行監測，曲線圖表包含了設備運行狀態的多種信息，幫助設備人員及時取得信息進行處理和綜合分析，根據其數值及變化趨勢，可對設備可靠性作出積極判斷，在設備管理領域減少預防性提升預知性，即狀態維修起到一定的作用。

（三）能源信息化管理：

能源管理系統可以在線監測整個企業的生產能耗動態過程，收集生產過程中大量分散的用電、用水、用氣等能耗數據，提供實時及歷史數據分析、對比功能，以發現能源消耗過程和結構中存在的問題，通過優化運行方式和用能結構以及建立企業能耗評估、管理體系，提高企業現有供能設備的效率，實現節能增效、高效生產。

系統為用戶提供以下能耗數據和節能信息：

1）掌握企業耗能狀況：能源消耗的數量與構成、分布與流向；

2）了解企業用能水平：能量利用損失情況、設備效率、能源利用率、綜合能耗；

3）找出企業能耗問題：管理、設備、工藝操作中的能源浪費問題；

4）查清企業節能潛力：余能回收的數量、品種、參數、性質；

5）核算企業節能效果：技術改進、設備更新、工藝改革等的經濟效益、節能量；

6）明確企業節能方向：工藝節能改造、產品節能改造、制定技改方案、措施等。

能源管理系統（EMS)以全廠能耗為對象，實現能耗計量實時化，問題處理實時化。并在一定歷史數據的積累下，為進一步能源數據的挖掘提供基礎。

能源管理系統（EMS)提供適用于簡單系統與復雜系統的綜合能源管理的解決方案。通過用戶化的軟件，管理者可以采用易于理解的方式快速得到所需要的能量數據。從圖形到數據庫，綜合能源管理解決方案提供了對能源使用的可視化與跟蹤。在海量的能耗數據中迅速發現能耗薄弱環節和問題。

四、綜述

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隨著我國經濟的發展，大型公共建筑高耗能的問題日益突出。據統計，大型公共建筑年每平方米年耗電量是普通居民住宅的10～20倍[1,2]，做好大型公共建筑的節能管理工作，對實現“十二五”公建節能降耗目標具有重要意義。如圖1，對深圳地區部分公共建筑的能耗進行調查，發現不同類型公共建筑的能耗差異較大，尤其是超市（商場）建筑，其能耗比其它類型公共建筑高出許多，對超市（商場）建筑進行節能降耗是目前亟待解決的重大問題。

國內外的相關人員對大型公共建筑的節能問題進行了深入研究，提出了許多解決方法，也收到了一定的效果。但由于在獲取基礎數據上存在一定的困難，使得能耗分析人為因素偏大或無法深入下去。國內外專家采取了許多辦法來解決這一問題。如2000年，Facility Dynamics Engineering公司開發了運行管理分析軟件（PACRAT）[3]，該軟件具有遠程數據傳輸功能，提供實時分析和自動診斷功能，可以對冷機系統，冷卻系統，建筑能耗等進行節能診斷，2001年Silicon Energy公司開發了能耗管理軟件（EEM SuiteTM）[4]，該軟件基于網頁瀏覽器形式的，能夠實時收到遠傳數據并可視化展示，但是它不能事先定義診斷模型[]。清華大學建筑節能研究中心[5]開發的“大型公共建筑電耗分項計量與實時分析系統”實現了對分項電耗數據穩定持續的實時獲取、傳輸、存儲和分析，用于對節能診斷方法的分析研究。

現有的系統，由于目標不同，其功能的側重點不一樣，有些傾向于對能耗的運行管理，有些針對能耗實時監管，還有些側重于節能潛力的診斷，為了能夠不斷地獲取大型公建各部分準確的能耗數據，監測樓宇的用能情況，搭建節能效果評估平臺，診斷樓宇的節能潛力，應該建立一套集多種功能于一體的連鎖超市能源管理系統。該系統能夠實時監測建筑的用能情況，清晰了解各門店分項用能現狀，對同類型建筑能進行橫向的對比，尋找差距，促使改進；也能當作一稈“稱”，量化節能改造效果；還能提供能耗數據統計，為用戶制定能源規章制度提供依據。

2連鎖超市能源管理系統平臺

2.1系統基本原理

圖2 連鎖超市能源管理系統圖

圖2描述連鎖超市能源管理系統原理圖。系統涉及到軟件和硬件，軟件主要包括數據采集軟件、數據監測軟件和節能診斷軟件等。硬件設備主要包括數據采集儀表、網關、服務器等。對于超市建筑，主要的采集參數有水、電、氣、冷熱量等。數據采集網關會定時的向數據采集儀表發送命令，接收到命令后數據采集儀表會把數據發送到網關內儲存，再定時發送到數據中心，數據中心的數據會定時向上一級數據中心上報數據，直到上報到最高一級的數據中心為止。數據的監測軟件可以基于網頁瀏覽器的架構，相關人員只要可以通過網頁的形式就能訪問監測系統。從功能需求來看，基于網頁瀏覽器的系統更容易實現數據人工采集和自動采集相結合的需求，還可能省去軟件的安裝和升級的麻煩等。

2.2連鎖超市建筑能耗分類和分項

根據超市建筑用能特點，把能耗采集分為6類：電、水、氣、熱量、冷量和其它。在超市建筑中，電的使用占了相當大的部分，并且用于不同類型的設備，為了能夠清晰地了解各個部分的能耗情況，按照超市用能特點，把電耗分為6大項：空調用電、照明用電、電梯用電、冷鏈用電、生鮮用電和其他用電。通過對這6大項能耗對比分析，能夠初步找出超市建筑的節能潛力，通過對各分項的深入分析，使得能耗的診斷分析更深入，節能潛力能夠全面挖掘。

3連鎖超市能源管理系統的功能

連鎖超市能源管理系統平臺應該包括中央空調、電力、照明、生鮮、冷鏈等系統的監控運行與節能管理，尤其以中央空調系統為重。系統其功能特點為：

實現總部能源分項計量

總部對門店進行分類分項監測、用能指標查詢、用能定額管理、用能排序等，以圖形、表格等形式進行在線監測和動態分析，為精細化的能源管理提供基礎。

實現總部能耗診斷分析

基于總部的分項計量平臺，進一步對能源數據進行挖掘、分析、加工和處理。可實現總部對門店用能定期進行診斷分析，定期給予診斷報告，發現不合理能耗，及時給予糾正。

實現系統整體優化控制

在診斷分析基礎上，對癥下藥，通過自控手段實現門店各系統的整體優化控制，而非局部控制“節能”，實現總部的集中監管，單店的分散控制，系統的整體優化。

實現單店節能效果評估

基于診斷分析與優化控制，實現對單店或者單項節能措施的在線評估，保證節能效果的客觀性。

實現總部集中運維管理

總部統籌協調，減少能源管理環節，優化能源管理流程，減少能源系統運行管理成本，提高勞動生產率。同時，利用信息化技術可加快能源系統的故障和異常處理反應能力。

篇12

（3）工單管理。總體來說，物業管理以四大流程為主線，包括網點全生命周期管理、合同會簽續簽事前審批流程、費用支付、物業協調流程。

（4）合同及租賃費管理。包括合同信息管理、押金管理、費用審核等。

（5）能耗管理。包括基站能耗抄表管理、網點能耗抄表管理、基站能耗審核、網點能耗審核。

（6）電費管理。電費管理作為該系統核心功能，其主要流程包括：抄表繳費管理、計提審核、余額管理、電費預提管理、電價調整及審核。

（7）財務審核管理。財物審核階段主要包括以下內容：網點水電費審核、租金費用審核、網點水電費充賬、網點水電費銷賬、租金費用銷賬。

（8）報表管理。為滿足本地化報表需求，挖掘物業各項費用數據。系統提供周報、月報、專業部門報表、節能減排報表等，以供生產分析用。

（9）客情管理。主要功能包括：客戶基本信息管理、聯系人信息管理客戶、賬戶信息管理。

（10）系統管理。主要功能包括：角色管理權限管理賬號、管理賬號映射。

（11）系統外部接口。本方案新建物業管理系統需與4個系統對接:報賬平臺、動環監控系統、合同管理系統、資源管理系統。

接口協議采用標準的webservice方式。報賬平臺接口，負責處理物業管理系統產生的電費/租金報賬單與集團大ERP的報賬平臺的數據交互。資源管理接口，主要實現基站、機房、設備等基礎數據的導入工作。如：機房名稱、地址、編碼、經緯度、類型等等。通過與資源系統的接口做到基礎信息的自動導入，減少人工錄入信息的工作量，以及產生錯誤的幾率，保證了資源數據的準確性與實時性。動環監控接口，實現物業管理系統中自動抄表和獲取開關電源的直流負載的作用。動環監控系統可實現與智能電表的對接，將電表的各項指標納入系統中管理。物業管理系統要實現對智能電表數據的自動讀取，需要與動環監控系統對接，以獲取動環監控系統中管理的智能電表的數據及開關電源負載。合同管理系統接口，將為物業管理系統充當合同信息查詢的字典。為了保證合同數據的準確性與唯一性，物業管理系統不做合同信息的管控。

篇13

1 引言

1.1 研究背景

隨著經濟的快速發展和社會的進步，能源需求與供給之間的矛盾日益嚴峻，節能成為我國面臨的重要工作。調查顯示，消耗在建筑運行過程中的電能約為4000～4500億度/年，占我國總發電量的23%左右。并且伴隨城市化進程的不斷推進和人民生活水平的提高，建筑能耗在全國能源消耗總量中所占的比例將最終達到33%[2]。建筑業現已和工業及交通業并為我國節能的三大領域。

1.2 建筑能耗數據庫國內外發展現狀

數據庫是最新型有效的數據管理技術，在各行各業都得到了廣泛應用。建立針對某一地區或具備某些功能的能耗數據庫，是建筑節能工作進一步開展的基礎。

美國在這方面已經取得了豐碩成果。美國能源部開發的CBECS和加利福尼亞州的CEUS是目前使用廣泛的數據庫[3]，在其大量數據的基礎上開發的Energy Star等軟件，已是建筑能耗基準評價的重要工具。

清華大學建筑節能研究中心在多年建筑節能診斷測試的基礎上，構建了公共建筑能耗數據庫[4]。直至2006年，該數據庫已收錄了484棟公共建筑的能耗檔案。建立這一建筑能耗統計平臺的目標是收集我國各類建筑物能耗的具體數據，以描述各類建筑的用能特點。

從長遠的角度考慮，研究開發一個面向福建省，并基于Internet的網絡化數據管理平臺，并通過該平臺收集和管理大量建筑的基本信息和能耗數據是十分必要的工作。

2 數據庫功能分析

2.1 需求分析

在對建筑業主、建筑能耗信息管理部門和統計人員進行走訪后，總結該數據庫的需求信息：

（1）數據庫的對象涵蓋居住建筑和公共建筑。按住建部要求，居住建筑分為低層、多層、中高層和高層建筑；公共建筑按面積是否超過2000m2分中小型公共建筑和大型公共建筑，按功能分為辦公建筑、商場建筑、賓館飯店建筑等。

（2）要收集的數據有2個方面：建筑基本信息和建筑能耗數據。建筑基本信息包括建筑名稱、建筑面積、使用人數等；能耗類型包括水、電、柴油、天然氣和可再生能源等。

（3）數據庫系統具備分析處理功能，如計算單棟建筑的能耗指標，某一地區不同類型建筑總能耗的分類累加等。這些分析結果以圖表的形式進行展示，并以Excel等軟件的格式導出。

（4）數據庫面向建筑業主及管理人員，設置多種不同權限的用戶。管理員可設置其他用戶的操作權限，升級系統等；建筑業主可查看自己的能耗數據，打印相關數據圖表；各級主管部門可查看地區內所有建筑基本信息和能耗情況，在得到系統管理員授權情況下更改某些數據。

2.2 功能設計

總結需求，設計數據庫系統具有如下功能模塊：

（1）用戶管理：根據職責分為省、市、縣3級管理型用戶，每一級管理型用戶又分為管理員和審核員。加上建筑業主，系統一共七類用戶。用戶的功能分為業務功能和管理功能：業務功能包括錄入建筑信息和能耗數據、審核建筑信息和能耗數據、數據上報、生成本級報表等；管理功能包括查看公告、編輯業主用戶賬號信息等。

（2）區域管理：對各行政區域進行管理，行政區域的信息包括區域名稱、上級區域等。

（3）建筑基本信息管理。

（4）能耗數據管理：統計上報的建筑能耗逐月數據。建筑能耗數據上傳過程中需要各級審核員逐級審核，減少數據庫內的錯誤數據。

（5）統計報表圖表管理：在完成的建筑基本信息和建筑能耗數據基礎上，生成相關的統計報表圖表，如：單棟建筑的年度逐月能耗圖、年度總能耗圖；建筑基本信息分類匯總表；年度能耗統計匯總表；建筑能耗統計分類綜合表等。

3 數據庫管理工具的選擇

用于建立數據庫的工具眾多，應用較為廣泛的有桌面數據庫Access、FoxPro，和應用于大型數據庫的Oracle、SQL Server等。其中，SQL server等大型數據庫管理系統，把面向對象技術與關系數據庫系統相結合，從而建立對象關系數據庫（ORDBMS）。ORDBMS數據庫都基于客戶機/服務器模式，具有較高的靈活性、通用性和兼容性，用戶界面方便靈活、功能強大；具有網絡連和分布式處理功能及良好的開放性；擁有跨平臺的開發接口及開發軟件的支持。SQL Server 2005是一個全面的數據庫平臺，使用集成的商業智能（BI）工具提供數據管理，是市場上的主流數據庫管理系統之一。福建省建筑能耗數據庫的建成目標是基于網絡的大型數據庫管理系統，選用SQL Server 2005作為后臺數據庫較合適。

4 數據庫的結構設計和建立

4.1 數據庫概念結構設計

概念結構設計就是將用戶需求抽象為信息結構（概念模型）的構建。該數據庫模型采用比較實用的“實體-聯系方法”（Entity-Relationship-Approach）構建概念模型，簡稱E-R方法。以本數據庫的建筑基本信息和建筑能耗信息為例，其局部E-R圖如圖1和圖2所示。

4.2 數據庫邏輯結構設計

邏輯結構設計是把概念結構設計階段設計好的基本E-R圖轉換為與選用數據庫管理系統（DBMS）產品所支持的數據模型相符合的邏輯結構。本數據庫采用的是關系模型，將概念模型轉化為關系結構模型，即設計一系列二維表。該數據庫的基本表包括：用戶信息表、用戶角色表、行政區域劃分代碼表、建筑基本信息表、分類分項能耗字典表、分類分項能耗拆分結果逐年匯總表、分類分項能耗逐地區匯總索引表及分類分項能耗逐地區匯總值表。以建筑基本信息表為例，如表1所示。

圖1 建筑基本信息實體E-R圖 圖2 建筑能耗信息實體E-R圖

4.3 數據庫的建立

該數據庫采用IBM 3850X5作為網絡服務器。創建數據庫前，先創建一個SQL Server注冊以便連接到要管理的數據庫服務器上。然后在創建好的服務器上創建數據庫。創建好數據庫之后，使用表設計器建立了數據表，并定義相應主鍵。在表的基礎上可建立相應的視圖，該數據庫中，以視圖的形式存放不同建筑的基本信息、能耗數據和統計圖表。

5 福建省建筑能耗信息管理系統簡介

在上述數據庫建立的基礎上，進一步研究開發了福建省建筑能耗信息管理系統。該系統于2009年7月初部署完成，并投入使用。系統登錄后的主界面見圖3，系統基本信息錄入界面見圖4，建筑逐月能耗展示見圖5，區域分類能耗展示見圖6。

圖3 系統登錄后主界面

圖4 系統建筑信息管理界面

圖5 建筑年度逐月能耗圖

圖6 區域年度總能耗對比圖

6 小結

闡述了福建省建筑能耗數據庫的設計過程，介紹了數據庫需求分析、管理工具選擇和結構設計，并介紹了在其基礎上開發的福建省建筑能耗信息管理系統。該數據庫系統是在建筑節能監管體系的背景下開發，利用該系統可以采集分析福建省各類建筑的基本信息及能耗數據，有利于掌握本區域建筑的用能情況，分析福建省各類建筑的用能特點。

參考文獻：

[1]李運華.大型公共建筑運行能耗測試、評價與數據庫管理系統開發[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2006.

[2]唐桂忠，張廣明.公共建筑能耗監測與管理系統關鍵技術研究[J].建筑科學，2009，25（10）：27-30，73.